Методы исследования и увеличительные приборы

Основные методы биологии: наблюдение (слежение за живым в природных условиях), описание и сравнение (поиск сходств и различий), эксперимент (изменение условий и проверка результата), измерение и моделирование.

Клетки не видны невооружённым глазом, поэтому используют увеличительные приборы. Лупа увеличивает предмет от нескольких до 20–25 раз. У светового микроскопа есть окуляр (линза у глаза), объектив (линза у препарата), тубус, предметный столик, зеркало, направляющее свет, и винты. Общее увеличение равно произведению увеличений окуляра и объектива:

общее увеличение = увеличение окуляра × увеличение объектива.

Впервые клетки увидел в 1665 году английский учёный Роберт Гук на срезе пробки и назвал их «клетками». Тонкое строение клетки изучают с помощью более мощного электронного микроскопа.

Строение растительной клетки

Клеточная оболочка — прочная стенка из целлюлозы; придаёт клетке форму и защищает её. Через поры в оболочке вещества переходят в соседние клетки.
Цитоплазма — бесцветное вязкое вещество под оболочкой; её окружает тонкая мембрана, внутри находятся органоиды.
Ядро — хранит наследственную информацию и управляет жизнедеятельностью клетки; в нём есть ядрышко и хромосомы.
Вакуоли — полости, заполненные клеточным соком; в нём растворены сахара, соли, кислоты, пигменты. В молодой клетке много мелких вакуолей, в старой они сливаются в одну крупную центральную вакуоль.
Пластиды: зелёные хлоропласты (содержат хлорофилл, в них идёт фотосинтез), жёлтые, оранжевые, красные хромопласты (в плодах, лепестках, осенних листьях), бесцветные лейкопласты (накапливают крахмал, например в клубне картофеля).

В отличие от животной клетки в растительной есть целлюлозная оболочка, пластиды и крупная вакуоль. Между клетками могут оставаться заполненные воздухом межклетники.

Жизнедеятельность, деление и развитие клетки

Живая клетка питается, дышит, растёт и делится. В клетках листа элодеи под микроскопом видно движение цитоплазмы: она по кругу переносит хлоропласты. Это движение помогает перемещать вещества внутри клетки и в соседние клетки.

Если поместить клетку в крепкий раствор соли, она теряет воду и цитоплазма отходит от оболочки — это плазмолиз. В чистой воде клетка снова набирает воду.

Деление: сначала делится ядро: хромосомы удваиваются и поровну расходятся в два дочерних ядра. Затем между ядрами образуется перегородка. Каждая новая клетка получает столько же хромосом, сколько было у материнской. Новые клетки растут, их вакуоли сливаются, затем клетки приспосабливаются к определённой функции. У растений клетки делятся в основном в образовательной ткани.

Растительные ткани

Ткань — это группа клеток, сходных по строению и функциям.

Ткань	Где находится	Функция
Образовательная	верхушки корня и стебля, камбий	делится и даёт новые клетки, обеспечивает рост
Покровная	кожица, пробка	защита; в кожице есть устьица для газообмена
Основная	мякоть листа, плоды, клубни	фотосинтез, запасание веществ
Механическая	стебель, жилки листа, косточки плодов	опора и прочность
Проводящая	древесина и луб	сосуды несут воду и минеральные соли от корня вверх, ситовидные трубки несут органические вещества от листьев к другим органам

Сосуды состоят из мёртвых клеток, ситовидные трубки из живых.

Опора, дыхание и выделение

Опора: давление клеточного сока на оболочку (тургор) держит травянистые растения прямыми; при нехватке воды листья вянут. У деревьев главная опора — механическая ткань и древесина.

Дыхание идёт во всех живых клетках днём и ночью: поглощается кислород, органические вещества расщепляются, освобождается энергия, выделяется углекислый газ. Газы проходят в листе через устьица, в стебле через чечевички. Корень дышит воздухом почвы, поэтому почву нужно рыхлить.

Выделение: лишняя вода испаряется через устьица, углекислый газ выделяется при дыхании. Ненужные вещества накапливаются в вакуолях и старых клетках и удаляются из растения при осеннем листопаде.

Запомните

Общее увеличение равно произведению увеличений окуляра и объектива: окуляр $10\times$ и объектив $40\times$ дают увеличение в $400$ раз.
Для растительной клетки характерны целлюлозная оболочка, пластиды, крупная вакуоль с клеточным соком.
Хлоропласты зелёные, в них идёт фотосинтез; хромопласты жёлтые, оранжевые, красные; лейкопласты бесцветные и запасают крахмал.
Вода и минеральные соли идут вверх по сосудам древесины, органические вещества по ситовидным трубкам луба.
Дыхание идёт днём и ночью во всех живых клетках, а фотосинтез только на свету и только в клетках с хлоропластами.

Разобранные примеры

Пример 1
На окуляре микроскопа написано $15\times$ , на объективе $20\times$ . Истинный диаметр клетки $0{,}05$ мм. Во сколько раз увеличивает микроскоп и каким будет диаметр изображения клетки?
Решение
1. Общее увеличение: $15 \times 20 = 300$ раз.
2. Диаметр изображения: $0{,}05 \cdot 300 = 15$ мм.
Ответ: в $300$ раз; $15$ мм.
Пример 2
Если капнуть раствором йода на тонкий срез клубня картофеля, в клетках видны синие зёрнышки. Что это за зёрнышки, какие пластиды их накапливают и почему клубень, долго лежащий на свету, зеленеет?
Решение
1. Йод окрашивает крахмал в синий цвет, значит, это крахмальные зёрна.
2. Крахмал накапливают бесцветные пластиды, то есть лейкопласты.
3. На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты, в них образуется хлорофилл, и клубень зеленеет.
Ответ: крахмальные зёрна; лейкопласты; лейкопласты превращаются в хлоропласты.

Проверьте себя

Сначала решите сами, потом откройте ответ.

Объектив микроскопа увеличивает в $40$ раз, общее увеличение $600$ . Во сколько раз увеличивает окуляр?
1. $10$
2. $15$
3. $20$
4. $560$
5. $640$
Показать ответСкрыть ответ
Правильный ответ: B $15$
Общее увеличение равно произведению: окуляр $= 600 : 40 = 15$ . Ответы $560$ и $640$ получаются, если числа вычесть или сложить, а это ошибка.
2
Выберите структуры, которые есть в растительной клетке, но отсутствуют в животной:
1. ядро
2. целлюлозная оболочка
3. хлоропласты
4. цитоплазма
5. крупная вакуоль с клеточным соком
1. 1, 2, 3
2. 2, 4, 5
3. 2, 3, 5
4. 1, 3, 4
5. 3, 4, 5
Показать ответСкрыть ответ
Правильный ответ: C 2, 3, 5
Целлюлозная оболочка, пластиды и крупная вакуоль с клеточным соком характерны для растительной клетки. Ядро и цитоплазма есть и в растительной, и в животной клетке.
По каким структурам органические вещества передвигаются от листьев к другим органам растения?
1. по клеткам образовательной ткани
2. по сосудам древесины
3. по ситовидным трубкам луба
4. по кожице
5. по механическим волокнам
Показать ответСкрыть ответ
Правильный ответ: C по ситовидным трубкам луба
Органические вещества передвигаются по ситовидным трубкам луба. Сосуды древесины несут воду и минеральные соли от корня вверх.

Типичные ошибки

Складывать увеличения окуляра и объектива. Их нужно перемножать: окуляр $10\times$ и объектив $20\times$ дают увеличение в $200$ раз, а не в $30$ .
Путать сосуды и ситовидные трубки. Сосуды древесины несут воду и минеральные соли, ситовидные трубки луба несут органические вещества.
Считать, что растения дышат только ночью. Дыхание идёт непрерывно, просто днём фотосинтез идёт интенсивнее.

Всё ещё не до конца понятно?

Объяснит тему голосом, как на уроке, запишет всё на доске и проверит вопросами.

Изучить с Живым репетитором Решить задачу по фото